一周后，案情在建设第九粮站取得重大突破。专案组查阅购粮记录时发现，就在案发后的第二天（12月19日）上午9点左右，有人持谷丽君家的粮油供应证，冒领了28斤粮票和1斤2两油票！
根据开票员和付货员的回忆，以及当时同在排队的油毡厂工人郑桂华的描述，冒领者是一名三十五、六岁的中年妇女，“中等偏上个头，短发，长瓜子脸，颧骨较高，脸色较黑，身穿黑底红格对襟旧棉袄”。这个形象，与陈桂荣高度吻合！
然而，当专案组满怀希望地将陈桂荣的指纹与现场壶盖上的指纹进行比对时，结果却令人失望——并非同一人。陈桂荣的嫌疑第二次被排除。案件侦破再次陷入僵局。
柳暗花明：固执的刑侦处长与铁证如山
一个多月过去了，排查出的其他线索逐一被否定。专案组内部也出现了分歧：凶手究竟是男是女？是熟人还是生人？争论异常激烈。
就在此时，参与案情分析会的抚顺市公安局刑侦处处长力排众议，他一锤定音：“女人作案的可能性绝不能排除！对之前否定的嫌疑线索，必须重新审查，而且要加大力度！”
这道指令成为了案件的转折点。专案组对陈桂荣进行了第三次，也是更为彻底的调查。这一次，之前被忽略或轻信的细节，被一一重新审视，串联成了坚实的证据链：
1. 关于手伤：陈桂荣声称手指是12月25日在公交车上被碎玻璃划伤。但经核实，整个12月，抚顺全市公交均无玻璃破损报修记录。她在说谎。
2. 关于粮票：她案发后倒卖的粮票，来源不明。
3. 关于冒领：建设第九粮站的指认，明确了她就是那个冒领者。
4. 关于谣言：案发后，她四处散播“谷丽君丈夫在贵州杀妻”等谣言，经查纯属捏造，其目的是混淆视听，干扰破案。
5. 关于前科：她曾因盗窃和投机倒把被工厂开除，并有三次被公安机关收容、拘留的记录。
所有的疑点，都再次指向了陈桂荣。专案组果断申请了搜查令。
当侦查员出现在她家中时，陈桂荣正拿着一块粗呢子布料裁剪裤子，见到来人，她惊慌失措地想把布料藏起——这块料子，与谷丽君家被盗的粗呢子布质地极其相似。
随后，搜查人员更是在她家中起获了上海牌手表、蓝色呢子裤、粘锦华达呢布以及那些失踪的线票、棉花票。经谷丽君丈夫及其亲友辨认，这些物品确凿无疑均属死者家中之物。
1972年2月4日，专案组第三次提取了陈桂荣的指纹，送往辽宁省公安厅进行权威鉴定。三天后，结论传来：现场壶盖上那枚决定性的指纹，与陈桂荣右手食指指纹认定同一！
恶魔的供述与最后的嚣张
铁证如山，陈桂荣的心理防线彻底崩溃。或许，她仍自恃怀有身孕，法律会留她一命，于是她带着一种近乎无耻的坦然，交代了全部的犯罪过程：
“12月18日白天，我看谷丽君没照顾好我在托儿所哭闹的孩子，心里就有气。
我又向她借钱，她不肯借。晚上8点多，我怀揣一把六寸长的剔骨刀，再次去她家借钱，她还是不借。
我就骗她说我大伯哥来了，家里住不下，想在她家借宿一晚。她信了，还给我铺了新被。我就靠着炕梢躺下了。”
“等到晚上10点多，我假装出去解手，看外面没动静，回屋就抽刀照她脖子砍去。
刀砍到骨头上，她醒了，要喊，我就跳上炕，左一刀、右一刀地乱砍……刀把都砍坏了，我右手也被割破了。”
“看她不动了，我看着她那三个睡着的孩子，心想一不做二不休，就捡起地上的斧子，把他们也都砍死了。
然后用被褥衣服盖住，撸下她的手表，用斧子撬开箱子，拿了布票、购粮证和布料。最后，我去厨房洗了手，又用盆接水泼在地上，锁上门回家了。”
听着她如此平静地描述残杀四名无辜者（其中包括三个熟睡的孩子）的过程，审讯的侦查员气得满脸通红，拍案怒吼：“你还是不是人！你的良心让狗吃了吗！”
面对斥责，陈桂荣竟满不在乎地回道：“我就这么个人，你们能拿我怎么样？我怀着娃呢，你们没法枪毙我，有本事关我一辈子！”说罢，发出一阵放肆的冷笑。
1972年，这起震惊抚顺的特大灭门惨案终于告破。罪大恶极的凶手陈桂荣，最终被依法判处死刑，缓期二年执行。正义虽然来得沉重，但终究没有缺席。